Η ζωή ενός άστρου δεν τελειώνει με το θάνατό του: χαρτογραφώντας μαύρες τρύπες σε άλλους γαλαξίες

Μερικά από τα πιο εντυπωσιακά φαινόμενα στο Σύμπαν σχετίζονται με τα υπολείμματα που αφήνουν τα άστρα μεγάλης μάζας μετά το τέλος της ζωής τους.  Αυτά τα υπολείμματα μπορεί να είναι άστρα νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Πολύ συχνά τα βρίσκουμε μέσα σε εντυπωσιακά νεφελώματα που έχουν προκύψει από την έκρηξη  του άστρου που τα δημιούργησε. 

Συνήθως αυτά τα «αστρικά πτώματα» είναι αόρατα, ειδικά όταν βρίσκονται εκτός του δικού μας Γαλαξία. Αυτό συμβαίνει με τα άστρα νετρονίων  επειδή είναι ιδιαίτερα αμυδρά, και με τις μαύρες τρύπες επειδή δεν επιτρέπουν στο φως να διαφύγει από το βαρυτικό τους πεδίο. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να τα παρατηρήσουμε είναι όταν αποτελούν ζευγάρι ενός αστρικού συστήματος και έλκουν μάζα από τον Συνοδό τους Αστέρα. Αυτός ο αστρικός κανιβαλισμός έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή έντονης ακτινοβολίας από το αέριο του Συνοδού Αστέρα που, καθώς πέφτει στο αστρικό υπόλειμμα, αποκτά θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών.

Αυτά τα Αστρικά Ζευγάρια στο τέλος της εξέλιξής τους, όταν δηλαδή και το δεύτερο άστρο του συστήματος έχει μετατραπεί σε μαύρη τρύπα ή άστρο νετρονίων, μπορεί να δώσουν μεγαλειώδεις εκρήξεις με τη μορφή εκλάμψεων ακτίνων-γ ή/και έντονης εκπομπής βαρυτικών κυμάτων από τη συγχώνευση των δυο αστρικών πτωμάτων σε ένα μεγαλύτερο σώμα. Αυτά είναι τα πιο “βίαια” φαινόμενα που παρατηρούνται στο Σύμπαν.

Μια από τις βασικές ερευνητικές δραστηριότητες στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ είναι η συστηματική μελέτη διπλών αστρικών συστημάτων που περιέχουν μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων.

Η μελέτη γίνεται συνδυάζοντας δεδομένα από τα ισχυρότερα τηλεσκόπια ακτίνων-Χ της NASA και της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) με παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το Αστεροσκοπείο Σκίνακα, και άλλα επίγεια τηλεσκόπια.

Επιπλέον, η ανάπτυξη θεωρητικών μοντέλων παίζει σημαντικότατο ρόλο στην κατανόηση των φυσικών μηχανισμών που είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία και εξέλιξη αυτών των συστημάτων. Τα πανίσχυρα βαρυτικά και μαγνητικά πεδία που υπάρχουν στην περιοχή των άστρων νετρονίων και των μαύρων τρυπών δημιουργούν κοσμικά εργαστήρια τα οποία μας επιτρέπουν να μελετήσουμε τη συμπεριφορά της ύλης σε συνθήκες που δεν είναι δυνατόν να υλοποιηθούν σε κανένα επίγειο εργαστήριο. Μ΄ άλλα λόγια, η μελέτη αυτών των κοσμικών σωμάτων είναι ένα μοναδικό παράθυρο για την κατανόηση των πιο εξωτικών αντικειμένων που υπάρχουν στη φύση.

Η ομάδα ABINGOS του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του ΙΤΕ μελετάει αυτά τα κοσμικών αντικειμένων σε κοντινούς γαλαξίες με στόχο την κατανόηση των μηχανισμών δημιουργίας και εξέλιξής τους. Ανάμεσα στα πρόσφατα σημαντικά αποτελέσματα από την ομάδα αυτή είναι: οι πρώτες μετρήσεις της εξέλιξης του αριθμού των άστρων νετρονίων σε διπλά αστρικά συστήματα συναρτήσει της ηλικίας τους, η τρισδιάστατη χαρτογράφηση όλων των γνωστών γαλαξιών στο κοντινό μας Σύμπαν και η μελέτη των αστρικών πτωμάτων που περιέχουν συναρτήσει της ηλικίας και της σύστασης των γαλαξιών. Τέλος η συστηματική χαρτογράφηση των νεφελωμάτων που προκύπτουν από αστρικές εκρήξεις τόσο στο Γαλαξία μας όσο και σε κοντινούς μας γαλαξίες.

Οι ερευνητικές δραστηριότητες της ομάδας μας χρηματοδοτούνται κατά κύριο λόγο από ανταγωνιστικά ερευνητικά προγράμματα της Ευρωπαϊκής Ένωσης και του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ERC). Σημειώνεται ότι οι μελέτες αυτές εκπονούνται κυρίως από διδακτορικούς φοιτητές και φοιτήτριες, νέους μεταδιδακτορικούς ερευνητές και ερευνήτριες, ενώ στην ερευνητική ομάδα συμμετέχουν και προπτυχιακοί φοιτητές του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου. Με αυτό τον τρόπο, τόσο οι προπτυχιακοί όσο και οι μεταπτυχιακοί φοιτητές του Πανεπιστημίου εκπαιδεύονται σε ερευνητικά θέματα αιχμής προετοιμάζοντας τη νέα γενιά ερευνητών που θα εκπροσωπήσουν με τον καλύτερο δυνατό τρόπο την Ελλάδα στην παγκόσμια ερευνητική σκηνή.

Αναφορές:

https://www.ia.forth.gr

https://www.ia.forth.gr/project/264

http://skinakas.physics.uoc.gr